«Wir haben nur diese eine Erde»
Text: pd/stz.
Mihaela Dudita-Kauffeld, vor Kurzem wurde das vierjährige Projekt SophiA offiziell abgeschlossen. Wie haben Sie das Projekt begleitet?
Wortwörtlich Tag und Nacht. Wir haben mit zwölf Partnern in Europa und Afrika zusammengearbeitet. Viele von ihnen sind in anderen Zeitzonen tätig. Mit der gesamten Vorbereitung habe ich fünf Jahre an SophiA gearbeitet. Es ist ein sehr schönes, aber ein äusserst intensives Projekt. Ein Projekt dieser Grösse und Komplexität stemmt man wahrscheinlich nur einmal im Leben.
SophiA verbindet unterschiedliche Technologien, von der Stromerzeugung mit Sonnenenergie über Kühlung und die Aufbereitung von Trinkwasser bis zur Speicherung von Energie, beispielsweise in Eis und Metall. Worin lag die grösste Herausforderung?
Das technische System ist modular aufgebaut. Wir haben sehr moderne Technik verbaut, aber auch einfache Komponenten wie zum Beispiel Scheffler-Reflektoren zum Kochen ins SophiA-Portfolio integriert. Das Ziel war es, die Lebensbedingungen der Menschen unmittelbar zu verbessern und ein System zu schaffen, das langfristig mit den vor Ort zur Verfügung stehenden Mitteln betrieben werden kann. Die grössten Herausforderungen lagen aber eher im administrativ-organisatorischen Bereich: Wir haben in vier Ländern Pilotanlagen aufgebaut. Die Anlagen wurden über weite Strecken transportiert und haben mehrere Länder durchquert. Die dafür erforderlichen Dokumente und die Zeit, die das benötigt, hatten wir unterschätzt.
Sind Teile von der OST in Rapperswil-Jona nach Afrika verschifft worden?
Den ersten Prototyp für die Steuerung des Gesamtsystems haben wir an der OST in Rapperswil-Jona entwickelt und nach Afrika verschifft. Man muss sich bewusst sein, dass das sensible technische Geräte sind, die auf dem langen Weg vielen Erschütterungen, unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Gebaut wurden die Container bei einem unserer Partner in Südafrika. Später kamen Wasserproben aus den verschiedenen afrikanischen Regionen auch nach Rapperswil-Jona. Das UMTEC Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik der OST und das IKKU Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik der Hochschule Karlsruhe haben das Profil jeder Probe genau ausgewertet, damit die Wasseraufbereitungsanlagen spezifisch auf die Verschmutzungen am Einsatzort zugeschnitten werden konnten.
Der Zugang zu sauberem Trinkwasser ist ein wichtiger Pfeiler von SophiA.
Gesundheitseinrichtungen in vielen ländlichen Regionen Afrikas können den kranken Menschen kein sauberes Trinkwasser anbieten. Als Europäer können wir uns das fast nicht vorstellen. Wenn sauberes Wasser zum Kaufen vorhanden ist, müssen sich die Patienten entscheiden, ob sie Geld für einen Schluck Wasser ausgeben, damit sie ihre Medikamente nehmen können, oder für das Busticket, damit sie nicht viele Kilometer nach Hause laufen müssen.
Das SPF Institut für Solartechnik war unter anderem für die gesamte Solartechnik im Projekt verantwortlich. Wie haben Sie vom Austausch mit anderen Hochschulen und Forschungsinstituten profitiert?
Unser Team am SPF hat viel über Kühlsysteme – ein Fachgebiet der Hochschule Karlsruhe (HKA), die das gesamte Projekt geleitet hat – sowie über die neuesten Technologien zur Wasseraufbereitung gelernt. Da alle Systeme mit Solarstrom betrieben werden, haben wir die IT-Schnittstellen bereitgestellt. Dieses Wissen wird in unsere zukünftigen Projekte einfliessen. Internationale Konsortien, wie sie für SophiA gebildet wurden, tragen sehr viel zum Wissensaufbau bei. Davon profitieren alle Beteiligten – nicht nur die Partner in Afrika.
Was macht Sie besonders stolz, wenn Sie auf das Projekt zurückblicken?
Für mich stehen zwei Adjektive für SophiA: wichtig und relevant. Das klingt auf den ersten Blick einfach, aber nicht alle Forschungsprojekte erfüllen beide Kriterien. SophiA hat mehrere Schlüsselergebnisse mit hoher technischer, gesellschaftlicher und politischer Relevanz geliefert. Wir haben ein Projekt auf die Beine gestellt, das einen starken und direkten Einfluss auf die Lebensbedingungen der Menschen vor Ort hat. Zudem ist es uns gelungen, die innovativen Technologien von Anfang an gemeinsam mit Partnern vor Ort zu entwickeln. Der Know-how-Transfer kann nicht genug gewichtet werden.
Neben den sozialen Faktoren spielt der Umweltschutz eine zentrale Rolle.
Alle Komponenten wurden mit dem Ziel entwickelt, den Zugang zur öffentlichen Gesundheit zu verbessern und gleichzeitig zu den globalen Klimazielen beizutragen. Mit der Installation des Systems in realen Gesundheitseinrichtungen konnten wir beweisen: Strom, zuverlässige Kühl- und Wärmesysteme und sauberes Trinkwasser können vollständig durch lokale erneuerbare Energien bereitgestellt werden. Ein weiteres Highlight war, dass wir hochrangige afrikanische Politiker über natürliche Kältemittel und nachhaltige Kühlung informieren konnten.
Stellt der angesprochene Know-how-Transfer die langfristige Wirkung des Projekts sicher?
Es ist ein häufiges Problem bei Projekten im Globalen Süden, dass Anlagen nur so lange in Betrieb sind, wie Forschungsgelder fliessen. Das ist selbstverständlich nicht unser Ziel. Wir haben lokale Firmen und Fachkräfte ausgebildet und unterstützen sie weiterhin bei Monitoring- und Schulungsaktivitäten, damit die Kapazitäten vor Ort weiterwachsen. Ich bin bis heute mit allen Spitälern und Gesundheitseinrichtungen, in denen SophiA-Pilotanlagen installiert wurden, persönlich in Kontakt. Und zwar nicht nur mit den Direktoren, wir haben überall auch einen technischen Leiter oder eine technische Leiterin definiert. Es geht jetzt darum, die Systeme zu beobachten und in Erfahrung zu bringen, was über längere Zeiträume funktioniert und was nicht.
Auch interessant
Wie organisieren Sie das? Das Projekt ist ja offiziell abgeschlossen.
Wir haben zum Beispiel Studenten, die sich für die SophiA-Systeme interessieren und dazu Studien- und Abschlussarbeiten verfassen. Studenten des Bachelorstudiengangs Erneuerbare Energien und Umwelttechnik sowie des Masterstudiengangs Energy and Environment der OST überwachen beispielsweise Anlagen in Burkina Faso, Malawi und Uganda. Sie sammeln und analysieren Daten. Kontinuität ist äusserst wichtig. Ebenso wichtig sind gute Businessmodelle. Diese wurden an der Makerere University in Uganda entwickelt.
Also profitieren auch Studenten der OST von Projekten wie SophiA?
Auf jeden Fall. Wir hatten mehrere Studenten, die an SophiA mitgewirkt haben und zum Teil auch vor Ort waren. Für die Studenten sind das sehr wichtige Erfahrungen, die sie auch fachlich weiterbringen. So herausfordernde Arbeitsfelder wie in einem solchen Projekt finden wir in Europa nicht. Die Studenten lernen vor Ort, mit den verfügbaren Mitteln etwas auf die Beine zu stellen. Das fördert das Out-of-the-Box-Denken und vertieft das Verständnis der Technik. Das Gleiche gilt selbstverständlich auch für unsere Mitarbeiter, von denen mehrere mehrmals in Afrika waren.
Und wie schätzen Sie die soziale Erfahrung der Studenten ein?
Sie ist mindestens genauso wichtig wie das technische Know-how, das sie erwerben. Projekte wie SophiA zeigen, wie wichtig es ist, gerade auch im Umwelt- und Klimaschutz global zu denken. Wir sitzen alle auf dem gleichen Schiff – wir haben nur diese eine Erde.
Wie Solartechnik der OST Spitäler in Afrika mit weit mehr als Strom versorgt
In vielen Spitälern im ländlichen Afrika fehlt es an Infrastruktur, die hierzulande als selbstverständlich gilt: eine zuverlässige Stromversorgung, sauberes Trinkwasser, Kühlsysteme für die Lagerung von Impfstoffen und Medikamenten sowie Dampf, um medizinische Geräte zu sterilisieren. Im internationalen Forschungsprojekt «SophiA» haben 13 Partner ein modulares Containersystem entwickelt, das eine solche Versorgung autark und mit reiner Sonnenenergie sicherstellt. Heute stehen in vier afrikanischen Ländern Pilotanlagen, die die Lebensqualität der Bevölkerung signifikant verbessern. Die OST – Ostschweizer Fachhochschule – war im Projekt unter anderem für die gesamte Solartechnik verantwortlich.
In vielen ländlichen, abgelegenen Regionen Afrikas gilt: Kommt ein Baby nachts zur Welt, stehen die Hebammen vor zusätzlichen Herausforderungen. Aufgrund der unzuverlässigen Stromversorgung gibt es oft kein Licht. Mehr als der schwache Schein einer Handy-Taschenlampe ist meist nicht vorhanden. An eine warme Dusche für die Mutter nach der Geburt ist nicht zu denken. Selbst sauberes Trinkwasser fehlt.
Internationales Forschungsteam mit EU-Finanzierung
So war die Situation auch in der Geburtseinrichtung von Neboun in Burkina Faso. Bis sich im Jahr 2021 ein internationales Forschungsteam bildete, um die prekären Bedingungen in solchen Regionen zu verbessern. Unter Federführung der Hochschule Karlsruhe (HKA) wurde das Projekt SophiA ins Leben gerufen. SophiA steht für Sustainable Off-grid Solutions for Pharmacies and Hospitals in Africa, also nachhaltige netzunabhängige Lösungen für Krankenhäuser und Apotheken in Afrika. Das Ziel war es, Gesundheitszentren in ländlichen Regionen zuverlässig mit Strom, sauberem Trinkwasser, Kälte und Wärme zu versorgen. Das System sollte autark, umweltfreundlich und nachhaltig sein und sich problemlos in bestehende Spitäler und Apotheken integrieren lassen.
Das Konzept überzeugte die EU, sie hat das auf vier Jahre angelegte Projekt im Rahmen der Ausschreibung «Accelerating the Green Transition and Energy Access Partnership with Africa» (TOPIC) mit acht Millionen Euro gefördert. Es wurde ein internationales Konsortium von 13 Partnern aus Europa und Afrika gebildet, darunter Hochschulen, Forschungsinstitute, Unternehmen und NGOs. Die OST, insbesondere das SPF Institut für Solartechnik, hatte in diesem Konsortium eine zentrale Rolle inne: «Wir waren für den gesamten Bereich der Solartechnik, die Lebenszyklus-Analyse sowie das Energiemanagement zuständig», sagt Mihaela Dudita-Kauffeld vom SPF. Sie war Co-Leiterin des Gesamtprojekts und koordinierte das SophiA-Team der OST. «Es sind teils hochkomplexe Anlagen, die wir an die Bedingungen vor Ort anpassen mussten», beschreibt sie das in vier Jahren entwickelte System.
Aussen schlicht, innen Hightech
Ein zentrales Element von SophiA sind modulare Container. Von aussen unscheinbar, beherbergen sie im Inneren modernste Technik auf kleinem Raum. Photovoltaikanlagen auf dem Dach und auf dem Gelände sorgen für eine unabhängige, CO₂-neutrale Stromproduktion. Eine mit Solarenergie betriebene Wasseraufbereitungsanlage im Container stellt deionisiertes und sauberes Trinkwasser im grossen Stil zur Verfügung. Zudem wird ein Teil der produzierten Energie für Tage mit weniger Sonneneinstrahlung gespeichert: einerseits in Form von Wärme (bei hoher Temperatur in einem Metallblock), andererseits in Form von Eis.
Zusätzlich stehen Batterien zur Verfügung. Der heisse Metallblock kann Dampf zum Kochen und zum Sterilisieren von beispielsweise Operationsbesteck generieren. Das erzeugte Eis kann den Normalkühlraum kühlen. Tiefere Temperaturen erzeugt ein dreistufiges Kältesystem. Die Kälteanlagen verwenden dabei ausschliesslich natürliche Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial und ohne umweltschädliche Abbauprodukte im Fall eines Lecks.
Ein einziger solcher SophiA-Container versorgt so ein ganzes Spital mit Strom, sauberem Trinkwasser sowie Kälte- und Wärmesystemen, die Temperaturen von minus 70 bis über 100 Grad Celsius zur Verfügung stellen. Die durchgängige Kühlung ist für die Lagerung von gewissen Impfstoffen, Medikamenten und Blutplasma essenziell und ein grosses Problem in ländlichen Regionen Afrikas.
Während die Kühlung ein Spezialgebiet der Hochschule Karlsruhe ist, hat das SPF der OST neben der Solartechnik sozusagen das Hirn des gesamten Systems entwickelt: das übergeordnete Netzwerk, das mit allen Einzelsystemen kommuniziert, sie steuert und entscheidet, wo die Energie wie eingesetzt oder gespeichert wird.
Open-Source-Ansatz und Train-the-Trainers-Programme
Die Container werden von einem lokalen Unternehmen in Südafrika gebaut, zu Beginn des Projekts mit Unterstützung von Mitarbeitern des SPF. «Wir haben einen Leitfaden erstellt, der es lokalen Unternehmen ermöglicht, ähnliche Systeme vor Ort selbst zu bauen», beschreibt Mihaela Dudita-Kauffeld den Open-Source-Ansatz. Zudem hat das SophiA-Team ein Train-the-Trainers-Programm entwickelt und lokale Fachkräfte ausgebildet, die ihr Wissen nun selbst weitergeben.
Im Spital in Léo in Burkina Faso ist ein SophiA-Containersystem seit 2024 erfolgreich in Betrieb. Rund 30 Kilometer entfernt, in der Geburtseinrichtung von Neboun, wurde ein sogenannter PVmedPort installiert. Diese kleineren Einheiten aus dem SophiA-Portfolio spenden Wartenden Schatten, liefern den Gesundheitseinrichtungen Strom und beherbergen je nach Ausführung ein Kühlsystem.
Neben Burkina Faso wurden auch in Kamerun, Uganda und Malawi solche Pilotanlagen aufgebaut und getestet, bewusst in Regionen mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen. An allen Standorten sind die Container und PVmedPorts seither erfolgreich im Einsatz. «Wir sind sehr zufrieden mit den Resultaten und arbeiten bereits an Anträgen für Folgeprojekte», sagt Mihaela Dudita-Kauffeld. «Die modularen Lösungen könnten auch in anderen Regionen der Welt eingesetzt werden. Wir denken beispielsweise an tropische Regionen, aber auch an die Ukraine.»
Internationaler Austausch – auch für Studenten
«SophiA hat das Potenzial, die Lebensbedingungen der Menschen in den Einsatzgebieten langfristig und nachhaltig zu verändern», sagt Nicholas Kiggundu, Professor an der Makerere University in Uganda, zur Wirkung des Projekts. Als lokaler Partner hat er den Aufbau der Pilotanlagen in Uganda und Malawi organisiert und betreut. «Die Herausforderungen waren immens, sehr vielseitig und komplex», erzählte er im Herbst an der OST in Rapperswil-Jona. Er war als Gastprofessor zu Besuch an der internationalen Summer School für Nachhaltigkeit i3s, die ebenfalls aus dem SophiA-Projekt entstanden ist. Der internationale Austausch, auch unter Studenten, ist ein zentrales Anliegen von SophiA. Rund 60 Studenten aus 15 Ländern diskutierten in Rapperswil-Jona Lösungen für nachhaltige Entwicklung, neue Technologien und internationale Zusammenarbeit. 2026 wird die i3s an der Hochschule Karlsruhe stattfinden.
Nicholas Kiggundu stellte den Studenten SophiA vor. Er sieht im Projekt weit mehr als einen Fortschritt, der die nachhaltige Entwicklung, Wachstum und den wirtschaftlichen Wandel in den ländlichen Regionen beschleunigt. «Die Menschen vor Ort realisieren: Wenn ein solches umweltfreundliches System im Spital funktioniert, weshalb nicht auch in der Landwirtschaft, der Fischerei oder in Schulen?» Es ist dieser Blick für neue Chancen und Möglichkeiten, den er als einen der stärksten Hebel von SophiA bezeichnet. «Durch die Arbeit für SophiA hat sich mein Leben definitiv verändert», sagt er.
